JP2005345877A - 焦点検出装置及び焦点検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようにする。
【解決手段】 演算処理回路７は、撮影レンズ１を介して撮像素子２によって得られた画像の明るさを撮影レンズ１の位置に応じて検出し、その画像に表される被写体像が合焦するときの撮影レンズ１の位置である合焦位置を、その明るさの極小点に基づいて検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置で利用される自動合焦の技術に関し、特に、夜景撮影等の暗い環境での撮像における自動合焦の技術に関する。

撮像装置における従来の自動合焦方式のひとつとして、コントラスト検出方式というものがある。これは、撮像素子を用いる撮像装置において、合焦用レンズを繰り出し、または繰り込むときの映像信号に基づき、その合焦の度合いを示す被写体の高周波成分量（コントラスト値）を得て、その値がピークとなる位置（最大コントラスト位置）を合焦位置と判断して、その位置に合焦用レンズを駆動する方式のものがあった。この合焦方式は、通称「山登り方式」などとも称されるものであり、例えば、非特許文献１に詳しく説明されている。

このコントラスト検出方式による自動合焦について、図６を用いて更に説明する。
図６において、（ａ）はコントラスト検出方式の処理手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は、この処理におけるレンズ位置とＡＦ評価値との関係の例を示した図である。なお、この（ｂ）における横軸はレンズ位置を示しており、合焦点を無限遠側から至近側へ変化させるときの合焦用レンズの位置の変化が同図における左から右への変化となる。また、（ｂ）における縦軸のＡＦ（Auto Focus）評価値は自動合焦の対象とする撮像画像領域の全体に渡る上述したコントラスト値の積分値であり、同図における上方ほどコントラストが高いことを示している。

図６（ａ）において、まずＳ１００１では方向判断処理が行われる。この処理は、合焦点が無限遠側方向若しくは至近側方向へ移動するように合焦用レンズを移動させたときのコントラスト値の増減の傾向を取得し、このときにコントラスト値が増加傾向を示すときの合焦用レンズの移動方向を判断する処理である。図６（ｂ）の例においては、（１）の位置においてＡＦ評価値が増加する合焦用レンズの移動方向は、実線の矢印で示す至近側方向であると判断される。

続くＳ１００２では、合焦位置越え判断処理が行われる。この処理は、上述した移動方向判断処理による判断結果に係る移動方向へ合焦用レンズを移動させたときに、コントラスト値の増減の傾向が増加傾向から減少傾向へと転じたことを判断し、この傾向の変化が生じたときの合焦用レンズの位置を合焦位置として検出する処理である。図６（ｂ）の例においては、レンズ位置に対するＡＦ評価値が（２）の矢印で示されているように変化するので、ＡＦ評価値が増加傾向から減少傾向へと転じたことが検出され、合焦用レンズの合焦位置越えが判断されると共に合焦位置が検出される。

Ｓ１００３では、合焦位置戻し処理が行われる。この処理は、合焦用レンズを逆方向に移動させて、上述した合焦位置越え判断処理によって検出された合焦位置に戻す処理である。図６（ｂ）の例においては、（３）の矢印で示されているように、ＡＦ評価値が最大となる位置に合焦用レンズが戻されることにより、合焦用レンズが合焦位置に配置される。

以上のようにして自動合焦を行わせる方式がコントラスト検出方式である。
ところで、上述したコントラスト検出方式による焦点検出は、夜景などの暗い環境での撮影を行う場合には、合焦が十分に行えない場合がある。この場合について説明する。
図７は点光源の画像であり、（ａ）は非合焦時における点光源の画像を、（ｂ）は合焦時における点光源の画像を、それぞれ示している。なお、これらの画像に示されている白枠はＡＦエリア（自動合焦の対象とする被写体が含まれている画像内の領域）である。

（ａ）に示すような非合焦時の点光源画像においては、ＡＦエリア内における広い範囲で輝度変化が存在するので、ＡＦエリア全体での高周波成分量（すなわちＡＦ評価値）の総量は多い。その一方で、（ａ）に示すような合焦時の点光源画像においてはＡＦエリア内において輝度変化が存在するのはごく狭い範囲のみとなるので、ＡＦエリア全体での高周波成分量の総量は（ａ）のときよりも寧ろ少なくなってしまう。つまり、このような場合における合焦用レンズ位置の変化に対するＡＦ評価値の変化は、図８の実線の曲線で示すようになるため、合焦用レンズが合焦位置に位置していてもＡＦ評価値が最大とならなくなってしまう。この結果、合焦が不適切なものとなってしまう。

ところで、図８には、被写体が点光源である場合における合焦用レンズ位置の変化に対するＡＦエリア全体での値度値の変化についても一点鎖線の曲線で示している。合焦用レンズを合焦位置に位置させたときには、被写体像自体の輝度は高くなるものの、合焦により被写体像のボケが小さくなるためＡＦエリア内で被写体像が占める領域の割合が小さくなるため、ＡＦエリア全体での値度値は、この曲線で示されているように、寧ろその位置で極小を呈する。

コントラスト検出方式における焦点検出が、このような暗い環境での撮影においても適切に行えるようにするための技術が従来から幾つか提案されている。
例えば特許文献１には、低輝度撮影時であって絞り開放状態、且つ、撮影レンズの焦点距離をワイド端近傍とする設定がされた場合には夜景撮影であるとみなし、撮影レンズの焦点距離を自動的に無限遠に固定するという技術が開示されている。

また、例えば特許文献２には、低輝度撮影時において、適正露出での合焦位置検出によって合焦位置を検出できなかった場合には適正露出よりも低い露出量での合焦位置検出を行い、以降合焦位置が検出されるまで露出量を徐々に低下させながら合焦位置検出を繰り返すという技術が開示されている。
特開平９−１７９０１４号公報 特開２００２−１９６２２０号公報 「ＮＨＫ技術研究報告」、昭和４０年、第１７巻、第１号、通算第８６号、ｐ．２１−３７

上掲した特許文献１に開示されている技術は、撮影レンズの焦点距離を自動的に無限遠に固定してしまうため、撮像装置の近傍の被写体を撮像すると得られる画像に表される被写体像はピントのぼけたものとなってしまうことが考えられる。
また、上掲した特許文献２に開示されている技術は、露出量を徐々に低下させながら合焦位置検出を繰り返すため、合焦位置を検出するまでにかなりの時間を要する場合があると考えられる。また、このため、合焦位置の検出を行っている最中における撮像装置の振動（例えば撮像装置を保持しているユーザの手のぶれ）の影響を受けてしまうことがあると考えられる。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようにすることである。

本発明の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を、当該明るさの極小点に基づいて検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
本発明の別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさと所定の明るさとの比較を行う比較手段と、当該比較の結果に応じて選択がされる当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該比較の結果に応じ、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも明るい場合には当該画像のコントラストの最大点に基づいて当該合焦位置を検出し、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも暗い場合には当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。

なお、このとき、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさを極小とするときの当該撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも離れている場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、このとき、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも近い場合であって且つ当該画像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。

また、前述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも近い場合には、当該画像のコントラストの最大点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、前述した合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。

本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出装置は、動作モードの指示を取得する取得手段と、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該取得手段が夜景の撮影に適した動作モードの指示を取得したときに、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって算出される当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を、当該明るさの極小点に基づいて検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出し、当該画像の明るさと所定の明るさとの比較を行い、当該比較の結果に応じて選択がされる当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出し、当該画像の明るさを極小とするときの当該撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

以上のように、本発明は、上述した特徴を有することにより、暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようになるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を実施する焦点検出装置を装備する撮像装置の構成を示している。
同図に示すように、本装置は、主に、レンズ駆動モータ８と、当該レンズ駆動モータ８により駆動される撮影レンズ１と、撮影レンズ１を経て受光面で結像した被写体像を電気信号（撮像信号）に変換する撮像素子２と、撮像信号の増幅やサンプルホールド、Ａ／Ｄ変換、輝度／色変換処理等を行う撮像処理回路３と、本装置を構成する各ブロックにおいて映像信号の処理のために必要な基準信号（水平、垂直同期信号等の各種パルス）を発生させるＳＧ（Signal Generator）回路（パルス発生回路）４と、撮像処理回路３から出力される映像信号を不図示の映像記録再生系へ出力する出力端子部５と、撮像処理回路３から出力される映像信号のうちの輝度信号から合焦の程度を評価するための高周波成分を抽出するＢＰＦ回路（バンドパスフィルタ）６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit ：中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（Random Access Memory随時書き込み読み出しメモリ）、計時用のタイマ等を有して構成されており本装置全体の動作を管理する演算処理回路７と、レンズ駆動モータ８の駆動制御を行うモータドライブ回路９と、を有して構成されている。

以上のように構成されている図１の撮像装置において、まず、被写体光が撮像レンズ１を介して取り込まれ、撮像素子２の受光面上に被写体像として結像する。撮像素子２から出力される撮像信号に対し、撮像処理回路３において信号の増幅やサンプルホールド、Ａ／Ｄ変換、輝度／色変換処理等が施された後、出力端子部５、ＢＰＦ回路６、及び演算処理回路７へ出力される。このうち、出力端子部５へ送られた映像信号は、その後、映像記録再生系の回路へと出力される。

ＢＰＦ回路６では、撮像処理回路３から送られてくる映像信号のうちの輝度（Ｙ）信号から高周波成分が抽出される。ここで抽出された高周波成分の量がコントラスト値である。
演算処理回路７では、撮像処理回路３から直接送られてくる映像信号のうちの輝度（Ｙ）信号の積分値（ＡＥ評価値）を求めることで測光（ＡＥ）処理を行う。また、この映像信号のうちの色（Ｃ）信号に基づいてホワイトバランス（ＷＢ）処理を行う。

また、演算処理回路７では、ＢＰＦ回路６によって抽出されたコントラスト値を積分し、得られた積分値（ＡＦ評価値）に基づいて自動合焦（ＡＦ）処理を行う。ここで、垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）を利用して積分の対象とする撮像画像の範囲（ＡＦエリア）を限定すること、若しくはその範囲の位置を変更することが可能であり、また、積分の対象とする範囲を撮像画像内に複数設定することも可能である。

なお、上述した手法と同様にすることで、ＡＥ処理やＷＢ処理の対象とする撮像画像の範囲の限定、位置変更、複数設定も可能である。ＶＤ及びＨＤは演算処理回路７の有するＣＰＵの割り込み端子に各々接続されており、ＡＦ、ＡＥ、ＷＢ等の処理に利用される。
この他、演算処理回路７は合焦判断や撮影レンズ１の位置の管理を行い、更に、合焦位置の検出に加えて、ＡＦ処理時にモータドライブ回路９を介してレンズ駆動モータ８を駆動して撮影レンズ１を所定の位置に移動せしめる制御、ＡＥ処理の結果に応じて撮像素子２の蓄積積分時間を可変させる素子シャッタの制御なども行う。

次に、演算処理回路７の有するＣＰＵによって行われる制御処理について説明する。なお、当該ＣＰＵは、演算処理回路７の有するＲＯＭに予め格納されている制御プログラムをＣＰＵ自身が読み出して実行することによってこれらの制御処理の実行を可能とする。
まず図２について説明する。同図は自動合焦制御処理の第一の例の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、被写体を点光源とみなせることが予め判明している場合に好適な自動合焦を図１の撮像装置において可能とするものである。

図２の処理は、不図示のレリーズボタンの半押し操作による、ユーザからの自動合焦の指示が検出されると例えば開始される。
Ｓ１０１においてこの処理が開始されると、まずＳ１０２において、このときに撮像素子２から出力されている映像信号で表されている画像全体の輝度値の測定（前述した測光処理）が行われ、このときの輝度値（測定ＢＶ（Brightness Value）値）が予め設定されている値（基準ＢＶ値）以下であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、測定ＢＶ値が基準ＢＶ値以下であると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、Ｓ１０３に処理を進める。一方、測定ＢＶ値が基準ＢＶ値よりも大きいと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ１０５に処理を進める。

Ｓ１０３及びＳ１０４では、点光源である被写体に対して暗い撮影環境（撮像素子２によって得られた画像の明るさが所定の明るさよりも暗い撮影環境）の下で自動合焦させるための処理が行われる。
すなわち、Ｓ１０３では、モータドライブ回路９に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、図６（ａ）のＳ１００１及びＳ１００２の処理と同様にして撮影レンズ１を移動させる。但し、Ｓ１００２の合焦位置越え判断処理では、ＡＦ評価値の代わりにＡＥ評価値の変化の観測を行い、このＡＥ評価値が極小となったときの撮影レンズ１の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をＡＥ＿ｓｔｅｐとする。

続くＳ１０４ではモータドライブ回路９に更に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、そのＡＥ＿ｓｔｅｐの位置へ撮影レンズ１を移動させ、この後はＳ１０７においてこの自動合焦制御処理が完了する。
ここで図３について説明する。同図は、暗い撮影環境下で被写体が点光源である場合における合焦用レンズ位置の変化に対するＡＥ評価値及びＡＦ評価値の変化例を示している。同図より明らかなように、このような条件の下では、ＡＥ評価値が極小となるときの撮影レンズ１の位置が適正な合焦位置となるのである。

一方、図２におけるＳ１０５及びＳ１０６の処理は、点光源である被写体に対する明るい撮影環境下での自動合焦のための処理であり、この場合には従来技術による自動合焦、すなわちＡＦ評価値に基づいた自動合焦を行う。
すなわち、Ｓ１０５において、モータドライブ回路９に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、図６（ａ）のＳ１００１及びＳ１００２の処理と同様にして撮影レンズ１を移動させ、ＡＦ評価値が最大となったときの撮影レンズ１の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をＡＦ＿ｓｔｅｐとする。

続くＳ１０６ではモータドライブ回路９に更に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、そのＡＦ＿ｓｔｅｐの位置へ撮影レンズ１を移動させ、この後はＳ１０７においてこの自動合焦制御処理が完了する。
以上までの処理が自動合焦制御処理の第一の例である。演算処理回路７の有するＣＰＵがこの処理を行うことによって図１の撮像装置で自動合焦が行えるようになり、とりわけ点光源である被写体に対して暗い環境の下での自動合焦が適切なものとなる。

次に図４について説明する。同図は自動合焦制御処理の第二の例の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、被写体を点光源とみなせるか否かの判断をＣＰＵに行わせ、その判断結果に応じた適切な自動合焦を図１の撮像装置において可能とするものである。
なお、この図４の処理についても、不図示のレリーズボタンの半押し操作による、ユーザからの自動合焦の指示が検出されると例えば開始される。

Ｓ２０１においてこの処理が開始されると、まずＳ２０２において、このときに撮像素子２から出力されている映像信号で表されている画像についての輝度値の測定が行われ、この輝度値（測定ＢＶ値）が基準ＢＶ値以下であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、測定ＢＶ値が基準ＢＶ値以下であると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、Ｓ２０３に処理を進める。一方、測定ＢＶ値が基準ＢＶ値よりも大きいと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）には、Ｓ２０７に処理を進める。

Ｓ２０３では、図２に示した第一の例におけるＳ１０５と同様の処理が行われる。すなわち、モータドライブ回路９に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、図６（ａ）のＳ１００１及びＳ１００２の処理と同様にして撮影レンズ１を移動させ、ＡＦ評価値が最大となったときの撮影レンズ１の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をＡＦ＿ｓｔｅｐとする。

続くＳ２０４では、図２に示した第一の例におけるＳ１０３と同様の処理が行われる。すなわち、モータドライブ回路９に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、図６（ａ）のＳ１００１及びＳ１００２の処理と同様にして撮影レンズ１を移動させるが、Ｓ１００２の合焦位置越え判断処理において、ＡＦ評価値の代わりにＡＥ評価値の変化の観測を行い、このＡＥ評価値が極小となったときの撮影レンズ１の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をＡＥ＿ｓｔｅｐとする。

Ｓ２０５では、ＡＦ＿ｓｔｅｐからＡＥ＿ｓｔｅｐを減算した結果の絶対値、すなわちＡＦ＿ｓｔｅｐとＡＥ＿ｓｔｅｐとの間の距離が、予め設定されている距離ＴＨ＿ｓｔｅｐ以上であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、ＡＦ＿ｓｔｅｐとＡＥ＿ｓｔｅｐとの間の距離がＴＨ＿ｓｔｅｐ以上であると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ２０６に処理を進め、ＴＨ＿ｓｔｅｐに満たないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ２０８に処理を進める。

このＳ２０５の判定処理は、被写体が点光源とみなせるか否かを判定するためのものである。暗い環境において被写体が点光源である場合には、図５に示すように、ＡＦ評価値が最大となるときのレンズ位置と、ＡＥ評価値が極小となるときのレンズ位置とは大きく離れてしまっている。一方、暗い環境において被写体が点光源でない場合には、ＡＦ評価値が最大となるときのレンズ位置と、ＡＥ評価値が極小となるときのレンズ位置とは本来一致する。従って、この両者のレンズ位置の間隔が離れているか近いかの判定を、閾値ＴＨ＿ｓｔｅｐを基準として行うことにより、被写体が点光源とみなせるか否かを判定することができるのである。

Ｓ２０６では、図２に示した第一の例におけるＳ１０４と同様の処理が行われる。モータドライブ回路９に更に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、そのＡＥ＿ｓｔｅｐの位置へ撮影レンズ１を移動させ、この後はＳ２０９においてこの自動合焦制御処理が完了する。
一方、Ｓ２０７及びＳ２０８では、図２に示した第一の例におけるＳ１０５及びＳ１０６と同様の処理、すなわち、点光源である被写体に対する明るい環境下での自動合焦のための処理が行われる。

すなわち、Ｓ２０７において、モータドライブ回路９に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、図６（ａ）のＳ１００１及びＳ１００２の処理と同様にして撮影レンズ１を移動させ、ＡＦ評価値が最大となったときの撮影レンズ１の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をＡＦ＿ｓｔｅｐとする。
Ｓ２０８ではモータドライブ回路９に更に指示を与えてレンズ駆動モータ８を動作させ、そのＡＦ＿ｓｔｅｐの位置へ撮影レンズ１を移動させ、この後はＳ２０９においてこの自動合焦制御処理が完了する。

以上までの処理が自動合焦制御処理の第二の例である。演算処理回路７の有するＣＰＵがこの処理を行うことによって図１の撮像装置で自動合焦が行えるようになり、とりわけ点光源である被写体を点光源とみなせるか否かが不明の場合であっても、暗い環境の下での自動合焦が適切なものとなる。
なお、図４の処理においては、Ｓ２０５において、撮像素子２によって得られた画像の明るさを極小とするときの撮影レンズ１の位置とその画像のコントラストを最大とするときの撮影レンズ１の位置との間の距離が所定値以上であるか否かを判定し、その判定結果により、画像の明るさが極小となるときの撮影レンズ１の位置（Ｓ２０６におけるＡＥ＿ｓｔｅｐの位置）と画像のコントラストが最大となるときの撮影レンズ１の位置（Ｓ２０７におけるＡＦ＿ｓｔｅｐの位置）とのうちのどちらかを合焦位置としていた。この代わりに、例えば、ＡＥ＿ｓｔｅｐの位置とＡＦ＿ｓｔｅｐの位置との間の位置であって、所定値に対する上述した距離の割合だけＡＦ＿ｓｔｅｐの位置から離れた位置を合焦位置とするようにしてもよい。

その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、図３や図５に示した、撮影レンズ１の位置の変化に対するＡＥ評価値及びＡＦ評価値の変化の様子については、撮影レンズ１の位置を連続的に変化させて全て実測することで得るようにしていた。この代わりに、例えば、撮影レンズ１の位置を離散的に移動させてその位置におけるＡＥ評価値及びＡＦ評価値のみを測定するようにし、例えばラグランジュ補間やスプライン補間等の補間演算によってそれらの測定点の間におけるＡＥ評価値及びＡＦ評価値の補間値を算出し、この算出結果を利用してＡＥ評価値及びＡＦ評価値の変化の様子を得るようにしてもよい。こうすることにより、ＡＥ評価値及びＡＦ評価値の実測の回数が削減されるので自動合焦に要する時間が短縮される。

また、上述した実施形態においては、図２のＳ１０２や図４のＳ２０２の判定処理により、撮像素子２によって得られた画像の明るさが所定値以下であるか否かを判定することによって、現在の撮影環境が暗いか明るいかを判断するようにしていた。この代わりに、不図示のスイッチに対する操作によってユーザからなされる本装置の動作モードの指示を取得するようにし、取得された指示が夜景の撮影に適した動作モードを示していた場合には、図２のＳ１０２及び図４のＳ２０２の判定結果をＹｅｓとし、図２のＳ１０３以降の処理若しくは図４のＳ２０３以降の処理を行うようにする、すなわち、暗い撮影環境の下で自動合焦させるための処理を行うようにしてもよい。

本発明を実施する撮像装置の構成を示す図である。 自動合焦制御処理の第一の例の処理内容を示すフローチャートである。 ＡＥ評価値に基づく合焦位置検出を説明する図である。 自動合焦制御処理の第二の例の処理内容を示すフローチャートである。 図４の処理を説明する図である。 コントラスト検出方式による自動合焦を説明する図である。 点光源の画像を示す図である。 点光源を被写体としたときのＡＦ評価値及び輝度値の変化を示す図である。

符号の説明

１ 撮影レンズ
２ 撮像素子
３ 撮像処理回路
４ パルス発生回路
５ 出力端子部
６ ＢＰＦ回路
７ 演算処理回路
８ レンズ駆動モータ
９ モータドライブ回路

Claims (15)

1. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
   前記画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を、前記明るさの極小点に基づいて検出する合焦検出手段と、
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
   前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
   前記画像の明るさと所定の明るさとの比較を行う比較手段と、
   前記比較の結果に応じて選択がされる前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
4. 前記合焦検出手段は、前記比較の結果に応じ、前記画像の明るさが前記所定の明るさよりも明るい場合には当該画像のコントラストの最大点に基づいて前記合焦位置を検出し、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも暗い場合には当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
5. 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
6. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
   前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
   前記画像の明るさを極小とするときの前記撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
7. 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも離れている場合には、前記画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項６に記載の焦点検出装置。
8. 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも近い場合であって且つ前記画像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
9. 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも近い場合には、前記画像のコントラストの最大点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項６に記載の焦点検出装置。
10. 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項７または８に記載の焦点検出装置。
11. 動作モードの指示を取得する取得手段と、
    撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
    前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
    前記取得手段が夜景の撮影に適した動作モードの指示を取得したときに、前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
    を有することを特徴とする焦点検出装置。
12. 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって算出される前記画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項１１に記載の焦点検出装置。
13. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
    前記画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を、前記明るさの極小点に基づいて検出する、
    ことを特徴とする焦点検出方法。
14. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
    前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出し、
    前記画像の明るさと所定の明るさとの比較を行い、
    前記比較の結果に応じて選択がされる前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を検出する、
    ことを特徴とする焦点検出方法。
15. 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
    前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出し、
    前記画像の明るさを極小とするときの前記撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する、
    ことを特徴とする焦点検出方法。
    
    

Images